仿生医用诊疗针设计制造研究

摘要:医用诊疗针作为多种医疗操作中的关键器械,其性能优化始终是微创医学领域的研究重点。针对传统诊疗针存在的穿刺阻力大、组织损伤不可控及操作精度不足等核心问题,从仿生学视角提出多维度优化路径:通过复现生物穿刺器官的功能性结构实现穿刺力动态调控;借鉴黄蜂产卵器的多段耦合运动原理构建柔性组合针系统,显著提升穿刺路径的主动操控性;将表面微织构与振动辅助协同设计,有效分散组织应力分布和摩擦力。研究揭示出仿生结构在降低机械损伤、抑制软组织位移及增强靶向精准度方面的关键作用,并在此基础上展望仿生医用诊疗针的未来发展趋势,为新一代诊疗针的研发提供理论依据与技术参考。

下肢外骨骼康复机器人的分类及其应用现状

摘要:下肢外骨骼康复机器人应用于下肢运动功能障碍人群,使患者能够通过机器恢复或改善行走和运动能力。但是,基于不同疾病,患者所需求的功能是不同的,比如肌力不足的患者需要增强助力,脊髓损伤患者需要运动代偿,步态异常患者需要步态矫正,脑卒中患者需要神经康复。为了设计对疾病更有针对性的下肢外骨骼康复机器人,本文根据各类下肢功能障碍的特点与康复需求,按照设备所提供的主要功能,对现有的下肢外骨骼康复机器人进行汇总和分析比较,总结现有设备的功能与疾病的相关性,为研究设计新型下肢外骨骼康复机器人提供一定参考。

压电生物传感器及其在医疗健康中的应用

摘要:随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,医疗健康已具有重要的战略地位。生物传感技术作为一种重要分析检测手段,在医疗健康领域发挥着关键作用。压电生物传感器是利用压电材料进行生物分析的一种新型生物传感器,具有稳定性好、检测速度快、精确度高、操作简单的优良特性,在生物医学、健康监护和疾病防控等领域具有重要的应用价值。本文综述了近年来国内外压电生物传感器的研究进展,介绍了基于石英晶体微天平压电效应的压电生物传感器的工作原理及常用的压电材料,包括无机压电材料、有机压电材料、压电复合材料以及生物压电材料。此外,还介绍了压电生物传感器在人体健康监护与疾病防控方面的应用,如心率、脉搏等生理性体征的监测,生物标志物及新冠肺炎等流行病毒的检测。最后总结了目前压电生物传感器面临的问题,并对其未来的发展进行了展望。

体外膜式人工肺材料研究进展

摘要:体外膜肺氧合作为体外生命支持的核心技术,其组件膜式人工肺在急性呼吸衰竭及心肺手术中发挥了重要作用。然而,当前膜式人工肺面临气体传递效率差、气体选择性低及血液相容性不足等难题。本文综述了近年来研究人员对膜式人工肺的改进工作,主要介绍了膜式人工肺材料的制备与结构调控以及表面改性,分析了热致相分离技术中绿色稀释剂及二元稀释剂体系的应用以及仿生涂层、多功能结构设计等在提升气体选择性及血液相容性上的优势。另外,指出了膜式人工肺在长时间使用中的血液相容性不足、气体传输与抗渗漏性能平衡等瓶颈问题,提出了通过材料改性与结构优化实现多功能一体化的解决方案。最后,展望了膜式人工肺在小型化、高效化及可持续化发展的方向。本文为膜式人工肺的高性能开发与临床应用提供了系统性参考。

PET-RAFT聚合催化剂:生物医药与先进制造应用

摘要:光诱导电子转移可逆加成-断裂链转移聚合(Photoinduced Electron Transfer-Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization, PET-RAFT聚合,凭借能耗低、反应条件温和、时空可控、反应正交性和耐氧性等特性在聚合领域得到广泛关注与应用,在表面改性方面,PET-RAFT聚合被用于改善材料的表面特性,如生物相容性和抗黏附性。在生物医药领域,PET-RAFT聚合技术用于药物递送系统,如球形胶束和囊泡。此外,PET-RAFT聚合在3D打印和激光写入中的应用展示了其在精确控制材料结构和功能化方面的巨大潜力。PET-RAFT聚合的关键在于寻找合适的光催化剂,目前催化剂包括均相和非均相催化剂体系,均相催化体系如过渡金属络合物、卟啉及酞菁类催化剂、有机染料和半导体材料等,非均相催化剂体系如宏观材料负载型、纳米材料负载型、金属有机框架型、共价有机框架型和共轭微孔聚合物等,其中非均相催化剂可以通过离心和过滤分离对光催化剂进行有效回收利用。未来研究者将开发新型低成本、高效率、易回收、无毒的光催化剂以提高低能光子的使用效率和改善光聚合与环境的相容性。

多聚脱氧核糖核苷酸(PDRN)材料制备及其生物医药研究进展

摘要:生物材料是生物医学工程研究的关键要素之一,多聚脱氧核糖核苷酸(PDRN)是一类DNA衍生物,由于其具有组织修复、抗炎、促进伤口愈合、刺激血管生成、抗缺血损伤等多种药理活性,被广泛用于新的疗法和技术,以及开发人工生物替代系统等,用于支持、修复或替换受损的细胞、组织和器官等方面。本文综述了PDRN及其类似物的制备、生物医学应用、分子作用机制、载药体系等内容,且对PDRN在生物医学工程领域中存在的问题及未来发展潜能进行了探讨,为研究者们开发基于PDRN的新型技术与产品提供参考。

生物质碳点荧光材料在生物医药领域中的应用

摘要:荧光材料由于具有特殊的光学性质,在生物医学、生物成像和荧光传感等相关领域有广泛的应用。与传统的荧光剂相比,纳米荧光材料具有稳定性好、荧光强度高等优点。然而,传统的荧光纳米材料通常含有重金属,使其在生物医药领域中的应用受到限制。生物质荧光碳点作为一种新型的荧光碳纳米材料,因具有优异的生物相容性、化学惰性、荧光可调节性,在生物医药、生物传感、荧光成像等多个领域展现出应用潜力。但是,目前生物质碳点应用于生物医药领域的综述文献相对较少。因此,本文总结了不同天然产物制备碳点的绿色合成方法,对碳点的荧光机理进行了分析和归纳,重点阐述了碳点在生物传感、生物成像、药物载体、生物抗菌剂等生物医药领域的应用研究,讨论了存在的问题,并对碳点在该领域的发展方向进行了展望。

生物基可降解包装薄膜的研究进展

摘要:本文综述了以陆地动植物、海洋动植物为原料制备的各种生物质膜的来源、用途、优缺点以及缺点的改良方法,为包装(尤其是食品软包装)行业提供理论基础。植物来源以聚乳酸(PLA)薄膜材料和卡拉胶为主,动物来源以明胶为主,总结其原料来源、膜的用途以及影响薄膜性质的自身原因,从共混改性、复合改性、交联改性、表面涂覆处理和双螺旋挤出法等方面进行阐述。上述提到的生物基薄膜均可生物降解,其制备和降解都不会污染环境,但理化性能较差,必须对其进行改性,各种改性方法均有优劣。生物质薄膜材料的改性技术仍存在不足,有待开发和完善一种不牺牲材料的生物相容性、设备简单、低成本的改性技术。

基于天然氨基酸化学反应活性的多肽精准修饰研究进展

摘要:多肽作为一类由氨基酸通过酰胺键聚合形成的生物活性分子, 在生命科学与药物化学领域展现出广阔的应用前景. 然而, 由于其结构上的固有特性, 多肽药物的临床应用受到限制. 对多肽特定位点进行精准化学修饰已成为提升其理化性质和生物功能的关键策略. 本文主要总结了本课题组近年来围绕天然活性侧链的多肽精准修饰方面的研究进展, 讨论了其在多肽药物领域的应用潜力, 并对多肽精准修饰领域后续研究所面临的挑战和发展前景进行了展望.

磁性功能支架用于骨组织工程的研究进展

摘要:支架引导再生在创伤、肿瘤、切除等引起的严重骨缺损的治疗和修复中起着至关重要的作用。目前发展的磁性功能支架已被证明自身或者结合外部磁场可以影响细胞代谢行为,通过磁性环境来促进骨组织再生。特别是其结合外部磁场的作用,可以有效远程控制药物释放和激活细胞表面通道,介导一系列成骨相关通路,诱导细胞分化,促进组织生长、骨缺损再生等反应。同样,磁性支架在热疗、磁共振成像、靶向递送等方面也有着广泛的应用潜能。磁性支架可提高骨组织工程效率,为骨缺损的修复提供了一定保障。本文综述了磁性支架的复合、制备技术、促进骨再生的机制,以及磁场和磁性支架的协同功能,并总结了几种磁性功能支架在骨组织修复工程领域中的研究及应用。